复合地层中大直径盾构刀盘刀具的选型与优化

近年来大直径盾构施工技术飞速发展,国内各大城市大直径盾构隧道工程相继开工建设,大直径盾构施工有着很大的发展前景。在实际的施工过程中大直径盾构机刀盘刀具的选型至关重要,很多工地由于刀盘刀具的选型不适合该工程,在掘进中出现了很大的困难,带来严重的经济损失,甚至出现人身伤亡事故。本文结合广深港狮子洋隧道盾构刀盘刀具的选型与优化,说明刀盘刀具对复杂地层的适应性等方面的重要性以及刀盘刀具优化的各种方法。     

超大直径盾构机刀具磨损规律及布置方法研究

针对超大直径盾构机工况的特殊性,研究了刀盘上刀具的磨损规律。依据建立的刀具磨损模型,预测刀具的掘进寿命,采用等磨损布置方法,使超大直径盾构机刀具的布置更加合理,为超大直径盾构的技术研究提供依据与参考。     

复合地层下盾构刀盘滚刀刀具的布置与优化

盾构滚刀刀具直接与岩土接触并进行切削。在复合地层下,滚刀布置的优劣和刀具的寿命与盾构掘进性能的好坏有着直接的联系,影响着盾构的施工效率。以滚刀的布置规律为基础,结合工程实例,分析了某复合地层下影响盾构滚刀刀具布置的关键因素和盾构刀盘刀具的轨迹曲线,并对刀盘的力学性能进行了校核,最后利用遗传算法对滚刀刀具的布置进行了优化,实现了刀盘滚刀刀具布置的最优化。研究结果为复合地层下盾构刀盘刀具的合理布置提供了理论依据,同时也保证了盾构施工的安全性,对提高刀具的使用寿命具有重要的科学意义与工程价值。     

矩形工作断面盾构刀盘设计

盾构断面的矩形断面比圆形断面的有效使用面积大20%,因此,矩形盾构是盾构施工法的发展方向。在阐述常见的矩形刀盘形式的基础上,结合苏南某地市政工程的地质情况,创新提出一种符合该工程段地质情况的矩形刀盘设计方案;给出刀盘上刀具的选择及其布置方案,计算出刀具的使用寿命,并对刀盘进行载荷分析;同时,通过密封舱土体与矩形刀盘流固耦合分析,给出了矩形刀盘的性能评价,从而为研制矩形工作断面盾构刀盘奠定了理论基础。     

bauma 2019,铁建重工展示创新成果

正bauma 2019,中国铁建重工集团有限公司(以下简称"铁建重工")携高端地下工程装备整体解决方案精彩亮相,展出了一批代表行业国际先进水平的创新成果,其中包括填补中国在盾构常压换刀技术领域空白的常压换刀式超大直径泥水平衡盾构,开创了中国同类断面TBM隧洞施工速度之最的大直径敞开式TBM,     

浅析京津城际延伸线泥水盾构机刀盘设计

论述了京津城际延伸线￠11.97m泥水盾构机刀盘结构、刀具布置及刀盘结构耐磨保护措施等设计要点,为在相同地层施工的泥水盾构机刀盘设计提供了重要的参考与借鉴.     

盾构刀盘的数值模拟

盾构法是一项复杂的技术,在隧道施工中,通过位于盾构机最前端刀盘上刀具对前方的土体进行切削来完成掘进开挖的任务,因此盾构刀盘的强度设计十分重要。利用有限元软件ANSYS建立了盾构刀盘和刀具的有限元模型进行数值模拟,模拟了在不同工况及不同设计方案下刀盘和刀具的受力状态,包括:改变刀盘钢板的厚度、改变刀盘和牛腿之间的夹角以及在刀盘上施加偏载等。通过以上情况的模拟为盾构刀盘刀具优化结构设计提供参考依据。     

大直径盾构刀盘结构整体强度分析

盾构掘进机是一种广泛应用于隧道工程施工的大型机械设备。刀盘刀具是盾构掘进机的关键部件,因此盾构刀盘的强度设计十分重要。文中利用有限元软件建立盾构刀盘的有限元模型进行数值模拟,分析了在不同工况及不同设计方案下刀盘的受力状态,为盾构刀盘刀具优化结构设计提供参考依据。     

非开挖机械

GJ20042100 土压平衡盾构刀盘结构探讨[刊,中]/何其平∥工程机械.—2003,34(11).—10～16刀盘是盾构的主要工作部件,不同地质地层应采用不同刀盘结构形式及刀具布置,刀盘及刀具的好坏关系到盾构施工的成败,影响盾构掘进的速度和效益,文章结合广州和南京地铁工程重点介绍了海瑞克公司土压平衡盾构刀盘的功能、刀盘类型及刀具配置。图7表3GJ20042101 DZ1245水平定向钻液压系统[刊,中]/游善兰∥建筑机械化.—2003,24(11).—46～47     

土压平衡盾构机刀盘刀具布置方法研究

研究土压平衡(Earth pressure balanced,EPB)盾构机刀盘刀具的布置方法,目的是为了确保刀具结构布置的合理性和实用性。依据刀具磨损的等寿命原则,提出确定刀具数量的磨损系数法和掘进系数法;针对具体施工问题,可预测盾构在开挖区间,刀具的磨损量以及许用磨损情况下刀具的掘进距离,为保障工程的安全顺利进行提供参考。基于阿基米德螺旋线布置方法,计算以刀具磨损的等寿命原则下,主切削刀的布置曲线;提出刀具平面对称布局原则,分析刀具的切削过程,得到单把刀具的实际切深;建立EPB盾构刀盘上先行刀的立体布局方法,计算得到先行刀的超前量;结合南京地铁二号线TA07标段,验证了刀具布置方法的正确性。研究内容和研究方法可为EPB盾构机刀盘的选型和设计奠定理论基础。     

基于数值仿真的盾构刀盘载荷影响因素分析

盾构刀盘在掘进过程中受到周围环境的影响工作状态随时改变,文章通过将盾构刀盘掘进过程简化为刀盘刀具掘土作用,采用数值方法对刀盘掘进过程进行了全物理过程仿真,分析了地质参数、施工参数以及结构参数等影响因素对处于稳定工作状态的盾构刀盘切削力及扭矩等动态掘进载荷分布的影响。     

大直径泥水盾构分体组装始发关键技术

正盾构法施工是当前建造地下隧道的最先进的施工工法之一,随着盾构法隧道的施工技术在我国不断得到发展,盾构法已经越来越频繁的应用于我国的基础工程建设,铁路、公路、水利、市政等工程,已经开始大面积的应用盾构法施工。目前超过11m的大直径泥水平衡盾构机在国内仍处于起步阶段,大直径泥水盾构施工具有安全可靠性高、施工效率高、风险适应性好等特点,但是其施工工序繁多、始发接收风险难度大也制约着大直径泥水盾构施工的发展,如何保证大直径泥水盾构顺利的始发和接收是施工的重点和关键。工程概况广深港客运专线深圳福田站及相关工程项     

斜井盾构地下可拆解刀盘结构设计

盾构斜井地下拆解受空间及地质条件等多方因素的影响,无法直接进行刀盘吊装拆解。为实现盾构刀盘在斜井地下有限空间内安全、快速、高效拆解,必须开展盾构刀盘可拆解结构形式研究。在盾构研发设计阶段,结合盾构施工斜井工程设备要求和盾构地下拆解施工条件,将刀盘分块设计理念植入到盾构刀盘结构设计中,对盾构刀盘的重量、结构尺寸等关键可拆解结构参数进行分析设计。     

砂卵石地层微型土压平衡盾构机刀盘刀具布置方法研究

刀盘是微型土压平衡盾构机的关键部件,刀盘刀具类型、数量及合理布置决定着盾构设备的破岩能力,直接影响刀具使用寿命、盾构设备的掘进速度和掘进距离。根据北京某砂卵石地层的地质特点,确定了刀盘刀具的选型与选材;依据刀具磨损的等寿命原则和阿基米德螺旋线布置方法确定了主切削刀和先行刀的布置曲线与刀具数量。直径为3m的微型土压平衡盾构机,在砂卵石地层中,刀盘布置主切削刀数量为38把,先行刀数量为15把,先行刀超前主切削刀的超前量为30mm。通过ANSYS软件对刀盘的力学性能进行了分析,结果表明刀盘受力与变形状况良好,满足设计要求。     

国产装备泥水平衡盾构机成功下线

正【本刊讯】10月26日,直径达15.03m的泥水平衡盾构机在中铁装备盾构总装车间正式下线。这是迄今为止我国自主设计制造的最大直径泥水平衡盾构机,它的成功下线打破了国外品牌多年来一统全球超大直径盾构的局面。抢占技术制高点,用于国内首条"8度抗震区"的海底隧道。超大直径泥水平衡盾构机具有对周边环境影响小、工厂化作业程度高、地面沉降控制精度高、安全快速的特点。是目前我国跨江越海隧道施工的主要形式,也是"中国制造2025"规划中重点发展的高端装备。此次下线的盾构机长百米、重达4000吨,填补了国内     

基于PFC3D的北京砂卵石地层盾构刀盘选型及刀具布置数值模拟研究

砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层及强磨蚀性地层,盾构在该类地层中掘进通常会面临刀盘、刀具磨损严重,盾构推力与刀盘扭矩偏高且波动幅度大、地层变形不易控制等问题。砂卵石地层盾构掘进效率的高低及地层控制的好坏,刀盘选型及刀具配置是关键。以北京地铁新机场线“磁各庄站～1#风井”盾构区间为工程依托,利用PFC3D数值模拟及现场测试相结合的手段,研究刀盘开口率、刀具组合高差、先行刀刀间距等参数对盾构掘进效率及地层变形的影响。研究结果表明：相同掘进参数下大开口率辐条式刀盘比小开口率辐板式刀盘具有更好的掘进速度,小开口率辐板式刀盘掘进时引起的地表变形更小,对周围地层的扰动范围也更小;先行刀与切削刀的组合高差为70 mm时盾构掘进效率较高且扭矩较低;先行刀刀间距设定为300 mm时,盾构有较好的掘进效率和较低的刀盘扭矩。工程实践表明;要实现砂卵石地层盾构长距离高效掘进,大开口率辐条式刀盘设计及大高差梯次化刀具布置是基础,高贯入度、低转速的掘进控制是关键。研究结果可为类似工程的盾构刀盘选型与刀具布设提供借鉴。     

盾构掘进中刀盘振动分析

针对不均匀地层中盾构施工引起的刀盘振动问题,建立刀盘有限元计算模型,并基于振动结构模态分析理论,分析盾构刀盘的模态特性,得到刀盘振型分析的结果同盾构掘进中出现的实际问题现象相一致。另外,以模态分析的结果为依据,分别从刀盘底座直径及柔度变化的角度分析对刀盘模态的影响,提出增大刀盘模态的方法及对刀盘结构设计的建议,从而可避免由于刀盘所受冲击与振动所致的联接螺栓松动及联接部件裂纹。此设计建议可应用于其它盾构刀盘的结构设计中,具有较大的工程实用价值。     

我国超大直径泥水气压平衡盾构机自主研发成功,打断欧美垄断地位

正3月13日,由我国自主研发的出口海外超大直径盾构机在中交天和机械设备制造有限公司总装车间下线,这台直径达12.12米的超大直径泥水气压平衡盾构机,将用于中国在海外最大的盾构公路隧道项目——     

锥面刀盘盾构主参数确定理论及模拟分析

由于盾构在地下土质工程全断面开挖的独特优势及其技术密集的特点,被赋予"国之重器".但目前应用的盾构都是平面刀盘盾构,这样盾构在孤石、古树根或建筑物桩基等地质段的施工一直是工程界的难题.为此,通过深入研究,提出了锥面刀盘盾构的概念;进一步研究发现,其主参数——盾构推力和刀盘扭矩与平面刀盘盾构相比有着本质的差异,为此,以土力学理论为基础,深入研究了锥面刀盘盾构作业过程中的力学特点并因此建立了锥面刀盘盾构推力和刀盘扭矩的力学模型.当锥顶角为180°时得到的模型解与对应平面刀盘盾构主参数的相对误差分别是:盾构推力为5.5％,刀盘扭矩为7.8％.模拟显示,掌子面与土仓的压差随锥面刀盘锥顶角的增大单调减小,即,在掌子面压力不变的情况下,土仓压力随锥顶角的增大单调增加,这说明,锥面刀盘土仓压力小于平面刀盘,掌子面土体较平面刀盘具有较大的流动推力;而对螺旋输送器中的柱塞效应要求降低,亦即,锥面刀盘盾构具有更好的土体适应性.     

超大直径盾构管片拼装机液压和电控系统设计

依托国内超大直径隧道工程盾构需求的背景,对超大直径盾构管片拼装机的运动姿态和原理进行分析,设计了一种超大直径盾构管片拼装机液压系统和电控系统,对今后超大直径盾构管片拼装机的设计制造具有一定的指导意义。